自動(dòng)控制原理

內(nèi)容概要

　　《自動(dòng)控制原理》闡述了自動(dòng)控制的基本理論，主要內(nèi)容有系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法，線性連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法，系統(tǒng)校正方法，同時(shí)適當(dāng)?shù)亟榻B了離散控制系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)的分析方法，以及關(guān)于PID調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容。每章都結(jié)合本章內(nèi)容介紹了MATLAB軟件的使用?！　　蹲詣?dòng)控制原理》從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，力求突出物理概念，盡量減少繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，緊密結(jié)合具體的自動(dòng)控制系統(tǒng)介紹經(jīng)典控制理論的最基本內(nèi)容。內(nèi)容敘述深入淺出、通俗易懂。　　《自動(dòng)控制原理》可作為應(yīng)用型本科院校電氣信息類專業(yè)以及機(jī)電類專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)師生和從事自動(dòng)化工作的工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念1.1 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)1.2 自動(dòng)控制的方式1.2.1 開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)1.2.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型1.3.1 按元件特性分類1.3.2 按信號形式分類1.3.3 按給定信號形式分類1.4 對自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求1.4.1 穩(wěn)定性1.4.2 快速性1.4.3 準(zhǔn)確性本章小結(jié)習(xí)題第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1 線性系統(tǒng)微分方程2.1.1 線性環(huán)節(jié)微分方程的建立2.1.2 控制系統(tǒng)微分方程的建立2.2 非線性系統(tǒng)的線性化2.3 傳遞函數(shù)2.3.1 傳遞函數(shù)2.3.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)2.3.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)2.4 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖2.4.1 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的組成2.4.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制2.4.3 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換2.4.4 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖變換舉例2.5 信號流圖及梅森公式2.5.1 信號流圖的基本概念2.5.2 信號流圖的繪制2.5.3 信號流圖的簡化2.5.4 梅森公式2.6 自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2.6.1 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)2.6.2 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)2.6.3 系統(tǒng)誤差傳遞函數(shù)2.7 MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示2.7.1 傳遞函數(shù)2.7.2 控制系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型2.7.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖模型2.7.4 控制系統(tǒng)模型問的轉(zhuǎn)換本章小結(jié)習(xí)題第3章 線性控制系統(tǒng)的時(shí)域分析3.1 線性控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)3.1.1 典型初始狀態(tài)3.1.2 典型輸入信號3.1.3 動(dòng)態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程3.1.4 性能指標(biāo)3.2 線性系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析3.2.1 一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)3.2.2 二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)3.2.3 高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)3.3 線性控制系統(tǒng)的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)3.3.1 穩(wěn)定性的概念3.3.2 穩(wěn)定的充分必要條件3.3.3 勞思穩(wěn)定判據(jù)3.3.4 赫爾維茨判據(jù)3.3.5 相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量3.3.6 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定及改善措施3.4 線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差3.4.1 穩(wěn)態(tài)誤差的定義3.4.2 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算3.4.3 系統(tǒng)類型3.4.4 給定信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差分析3.5 利用MATLAB進(jìn)行時(shí)域分析3.5.1 用MATLAB進(jìn)行時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析3.5.2 用MATLAB求根并進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析3.5.3 用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析本章小結(jié)習(xí)題第4章 線性控制系統(tǒng)的根軌跡分析4.1 根軌跡的基本概念4.1.1 根軌跡概念4.1.2 根軌跡方程4.2 根軌跡的繪制法則4.2.1 根軌跡的分支數(shù)與對稱性4.2.2 根軌跡的起點(diǎn)與終點(diǎn)4.2.3 實(shí)軸上的根軌跡4.2.4 根軌跡的漸近線4.2.5 根軌跡的分離點(diǎn)與會(huì)合點(diǎn)4.2.6 根軌跡的出射角和入射角4.2.7 根軌跡與虛軸交點(diǎn)4.2.8 根之和4.3 廣義根軌跡4.3.1 參數(shù)根軌跡4.3.2 零度根軌跡4.3.3 非最小相位系統(tǒng)的根軌跡4.4 用根軌跡法分析系統(tǒng)的性能4.4.1 在根軌跡上確定閉環(huán)極點(diǎn)4.4.2 用根軌跡法分析系統(tǒng)的暫態(tài)特性4.4.3 增加開環(huán)零、極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響4.5 用MATLAB繪制根軌跡4.5.1 繪制系統(tǒng)根軌跡4.5.2 根軌跡分析本章小結(jié)習(xí)題第5章 線性控制系統(tǒng)的頻域分析5.1 頻率特性及其表示法5.1.1 頻率特性的基本概念5.1.2 頻率特性的圖形表示法5.2 典型環(huán)節(jié)對數(shù)頻率特性曲線的繪制5.2.1 比例環(huán)節(jié)5.2.2 積分與微分環(huán)節(jié)5.2.3 慣性環(huán)節(jié)5.2.4 一階微分環(huán)節(jié)5.2.5 振蕩環(huán)節(jié)2.5.6 滯后環(huán)節(jié)5.3 系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性5.3.1 系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性5.3.2 最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)5.3.3 系統(tǒng)類型與對數(shù)幅頻特性之間的關(guān)系5.4 開環(huán)系統(tǒng)的幅相頻率特性曲線5.4.1 典型環(huán)節(jié)的幅相頻率特性曲線5.4.2 開環(huán)系統(tǒng)幅相頻率特性曲線的一般畫法5.5 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)5.5.1 預(yù)備知識5.5.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)5.5.3 對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)5.6 系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性5.6.1 相對穩(wěn)定性的概念5.6.2 相位裕量與幅值裕量5.6.3 關(guān)于相位裕量和幅值裕量的幾點(diǎn)說明5.7 閉環(huán)頻率特性5.7.1 閉環(huán)頻率特性5.7.2 尼科爾斯圖5.8 頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)之間的關(guān)系5.8.1 閉環(huán)頻率特性指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)5.8.2 開環(huán)頻率特性與時(shí)域指標(biāo)5.9 MATLAB在系統(tǒng)頻域分析中的應(yīng)用5.9.1 利用MATLAB繪制伯德圖并求取穩(wěn)定裕量5.9.2 利用MATLAB繪制奈奎斯特圖并驗(yàn)證奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)5.9.3 利用MATLAB繪制尼科爾斯圖及進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)分析本章小結(jié)習(xí)題第6章 控制系統(tǒng)的校正6.1 校正的基本概念6.1.1 頻率法校正6.1.2 校正方式6.2 串聯(lián)校正裝置6.2.1 無源校正網(wǎng)絡(luò)6.2.2 PID控制規(guī)律6.3 基于頻率法的串聯(lián)校正設(shè)計(jì)6.3.1 串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)6.3.2 串聯(lián)滯后校正設(shè)計(jì)6.3.3 串聯(lián)滯后-超前校正6.3.4 利用希望特性進(jìn)行校正的設(shè)計(jì)方法6.4 反饋校正6.4.1 利用反饋校正改變局部環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)6.4.2 利用負(fù)反饋可以消除系統(tǒng)不可變部分中的不希望有的特性6.4.3 利用反饋校正抑制一些嚴(yán)重?cái)_動(dòng)6.5 前饋-反饋復(fù)合校正6.5.1 對輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正6.5.2 對擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正6.6 MATLAB在控制系統(tǒng)校正中的應(yīng)用本章小結(jié)習(xí)題第7章 線性離散系統(tǒng)分析7.1 離散系統(tǒng)的基本概念7.1.1 采樣控制系統(tǒng)7.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7.1.3 離散控制系統(tǒng)7.2 采樣過程與采樣定理7.2.1 信號采樣7.2.2 采樣定理7.3 采樣信號保持器7.4 z變換理論7.4.1 z變換的定義7.4.2 求z變換的方法7.4.3 z變換的性質(zhì)7.4.4 z逆變換7.5 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型7.5.1 線性常系數(shù)差分方程7.5.2 脈沖傳遞函數(shù)7.5.3 結(jié)構(gòu)圖等效變換7.6 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性7.6.1 s平面與z平面的映射關(guān)系7.6.2 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件7.6.3 離散系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)7.6.4 參數(shù)對穩(wěn)定性的影響7.7 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差7.8 離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析7.8.1 離散系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)7.8.2 閉環(huán)極點(diǎn)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系7.9 離散PID控制算法7.10 用MATLAB進(jìn)行離散系統(tǒng)分析7.10.1 脈沖傳遞函數(shù)7.10.2 時(shí)域響應(yīng)7.10.3 離散PID控制器本章小結(jié)習(xí)題第8章 非線性系統(tǒng)分析8.1 非線性系統(tǒng)概述8.1.1 非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程特點(diǎn)8.1.2 典型非線性特性及其對系統(tǒng)性能的影響8.2 非線性特性的描述函數(shù)8.2.1 非線性特性的描述函數(shù)8.2.2 典型非線性特性的描述函數(shù)8.3 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法8.3.1 描述函數(shù)法8.3.2 非線性系統(tǒng)的簡化8.3.3 非線性系統(tǒng)分析8.3.4 描述函數(shù)法的應(yīng)用8.4 非線性特性的利用8.4.1 非線性阻尼控制8.4.2 非線性相角超前線路8.4.3 非線性積分器8.5 相平面法8.5.1 相平面8.5.2 相軌跡8.5.3 相平面分析法8.6 基于MATLAB/Simulink的非線性系統(tǒng)分析8.6.1 死區(qū)非線性特性的死區(qū)折算8.6.2 描述函數(shù)法應(yīng)用8.6.3 非線性特性的利用8.6.4 相軌跡分析本章小結(jié)習(xí)題附錄附錄1 MATLAB簡介附錄2 z變換表附錄3 部分習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

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　　《自動(dòng)控制原理》主要介紹經(jīng)典控制理論的內(nèi)容。根據(jù)應(yīng)用型本科院校教學(xué)改革的方向，按如下思路安排章節(jié)次序：首先對自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念作必要的敘述，繼而討論實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立方法。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻率特性分析法，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性等問題進(jìn)行分析，并結(jié)合工程實(shí)際介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正方法，以及關(guān)于PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容。由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，《自動(dòng)控制原理》用適當(dāng)?shù)钠榻B了線性離散控制系統(tǒng)的分析方法，在最后一章簡要介紹了非線性系統(tǒng)的基本概念?？紤]到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用越來越廣泛，已成為分析自動(dòng)控制系統(tǒng)的有力工具，在除第1章外各章的最后一節(jié)結(jié)合本章內(nèi)容簡要介紹了MATLAB計(jì)算機(jī)仿真分析方法。

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